(57)【要約】【課題】レジスト液をスピンコーティングにより塗布するにあたって、レジスト液の消費量を抑え、かつレジスト膜の膜厚について高い面内均一性を得ること【解決手段】基板の表面を予め溶剤により濡らしておき、次いで基板を、基板の表面に乱流が発生する回転数領域よりも低い第１の回転数例えば３２００ｒｐｍまで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布する。その後、第２の回転数例えば５００ｒｐｍ以下まで減速し、レジスト液の膜厚の面内分布を整え、第１の回転数よりも低く、第２の回転数よりも高い第３の回転数例えば１４００ｒｐｍまで加速して残余のレジスト液を振り切る。【選択図】図３
2007299941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させる工程と、
続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布する工程と、
基板の回転数が第１の回転数に達した後、第２の回転数まで減速し、この第２の回転数で基板を回転させることによりレジスト液の膜厚の面内分布を整える工程と、
前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止する工程と、
その後、前記基板を第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項２】
第２の回転数は、１０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のレジスト塗布方法。
【請求項３】
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させる工程と、
続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中央部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布する工程と、
基板の回転数が第１の回転数に達した後、第３の回転数まで減速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させる工程と、
前記基板を第１の回転数まで加速する間にレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止する工程と、を含むことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項４】
基板が第３の回転数よりも低い回転数のときにレジスト液の塗布を開始することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のレジスト塗布方法。
【請求項５】
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持された基板に、表面を濡らすための液剤を液剤ノズルを介して供給する液剤供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の中心部にレジスト液ノズルを介して供給するレジスト液供給部と、
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させるステップと、続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布するステップと、基板の回転数が第１の回転数に達した後、第２の回転数まで減速し、この第２の回転数で基板を回転させることによりレジスト液の膜厚の面内分布を整えるステップと、前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止するステップと、その後前記基板を第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させるステップと、を実行するように、回転駆動部、液剤供給部及びレジスト液供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項６】
第２の回転数は、１０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のレジスト塗布装置。
【請求項７】
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持された基板に、表面を濡らすための液剤を液剤ノズルを介して供給する液剤供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の中心部にレジスト液ノズルを介して供給するレジスト液供給部と、
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させるステップと、続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布するステップと、基板の回転数が第１の回転数に達した後、第３の回転数まで減速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させるステップと、前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止するステップと、を実行するように、回転駆動部、液剤供給部及びレジスト液供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項８】
基板が第３の回転数よりも低い回転数のときにレジスト液の塗布を開始することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載のレジスト塗布装置。
【請求項９】
回転する基板にレジスト液を供給して塗布するレジスト塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１ないし４のいずれか一に記載のレジスト塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布方法及びレジスト塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が行われるが、この塗布処理としては、一般にスピンコーティング法が採用されている。スピンコーティング方法は、図１４に示すようにスピンチャック１０にウエハＷを吸着した状態で、レジスト液をノズル１１からウエハＷの表面の中心部に供給すると共にスピンチャック１０を高速回転させ、レジスト液を遠心力によってウエハＷの径方向外方に向かって広げる手法である。
【０００３】
このようなレジスト塗布を行うにあたっては、高い面内均一性をもってレジスト液をウエハ上に塗布すること必要である。またスピンコーティング法は、ウエハ上に供給されたレジスト液の大部分が振り切られてしまい、そしてレジスト液は極めて高価であることから、ウエハ上へのレジスト液の供給量を少なくすることも重要である。
【０００４】
そこで特許文献１には、フォトレジストを基板上に回転塗布する際に基板をフォトレジストの成膜回転数より高い回転数で回転させながらフォトレジストを滴下して基板の表面にフォトレジストを広げた後、基板の回転数を減速して、所定の膜厚になる成膜回転数とすることが記載され、成膜回転数以上の回転数とは、例えば加速中の回転数であることが記載されている。より具体的には、ウエハを乱流発生回転数以上の回転数例えば７０００ｒｐｍまで加速する途中でレジスト液をウエハ上に滴下し、滴下終了直後に成膜回転数である３０００ｒｐｍ程度まで減速することが記載されている。
【０００５】
しかしながら、回転数の加速中にレジスト液をウエハ塗布すると、レジスト液の供給開始初期においては回転数が低いので、レジスト液がウエハ表面上をスムースに拡散せず、液膜に筋が入りやすく、一旦筋が入ると回転数が高くなってもその筋に沿ってレジスト液が広がろうとするので、塗布むらが発生してしまい、到底採用できる手法ではない。
【０００６】
また特許文献２には、停止しているウエハ上にシンナーをプリウエットし、次いでウエハを第１の回転数である４５００ｒｐｍ（実際の実験では３５００ｒｐｍである）で回転させ、その後第２の回転数である５００ｒｐｍまで減速し、更に第３の回転数である３０００ｒｐｍで回転させることが記載されている。この手法では、予めシンナーによりウエハ表面をプリウエットしていることから、レジストがより拡散しやすくなり、結果として少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができるかもしれない。
【０００７】
ところで、半導体デバイスのパターンの微細化と薄膜化とが要求されることから、そのようなフォトリソグラフィーに適応できるレジスト液が種々開発されているが、レジスト液に厳しい物性が要求されることから、レジスト液のコストが以前に増して高騰しつつあり、現状ではレジスト液は極めて高価のものとなっている。このためレジストの消費量をより一層抑えなければならない状況にあり、今まで以上に省レジスト化を図ることができ、かつ膜厚について高い面内均一性を確保できる塗布方法が望まれている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３３０２０６号公報（請求項１、請求項３、段落０００４〜０００６、実施例２）
【特許文献２】特開平１１−２６０７１７号公報（段落００４３、００５４、実施例、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、レジスト液をスピンコーティングにより塗布するにあたって、レジスト液の消費量を抑え、かつレジスト膜の膜厚について高い面内均一性を得ることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレジスト塗布方法は、基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させる工程と、
続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布する工程と、
基板の回転数が第１の回転数に達した後、第２の回転数まで減速し、この第２の回転数で基板を回転させることによりレジスト液の膜厚の面内分布を整える工程と、
前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止する工程と、
その後第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。  
この場合、第２の回転数は、例えば１０００ｒｐｍ以下である。また第３の回転数は例えば第１の回転数よりも低くてもよいが、高くてもよい。
他の発明のレジスト塗布方法は、基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させる工程と、
続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中央部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布する工程と、
基板の回転数が第１の回転数に達した後、第３の回転数まで減速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させる工程と、
前記基板を第１の回転数まで加速する間にレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
以上において、基板が第３の回転数よりも低い回転数のときにレジスト液の塗布を開始することが好ましい。
【００１２】
本発明のレジスト塗布装置は、基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持された基板に、表面を濡らすための液剤を液剤ノズルを介して供給する液剤供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の中心部にレジスト液ノズルを介して供給するレジスト液供給部と、
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させるステップと、続いて基板を第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布するステップと、基板の回転数が第１の回転数に達した後、第２の回転数まで減速し、この第２の回転数で基板を回転させることによりレジスト液の膜厚の面内分布を整えるステップと、前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止するステップと、その後第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させるステップと、を実行するように、回転駆動部、液剤供給部及びレジスト液供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
他の発明のレジスト塗布装置は、基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持された基板に、表面を濡らすための液剤を液剤ノズルを介して供給する液剤供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の中心部にレジスト液ノズルを介して供給するレジスト液供給部と、
基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給すると共に当該基板を回転させるステップと、続いて基板を、基板の表面に乱流が発生する回転数領域よりも低い第１の回転数まで加速させ、この加速中に基板の中心部へのレジスト液の供給を開始し、これによりレジスト液を基板の外側に広げながら塗布するステップと、基板の回転数が第１の回転数に達した後、第３の回転数まで減速し、この第３の回転数で基板を回転させることによりレジスト膜を乾燥させるステップと、前記基板を第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止するステップと、を実行するように、回転駆動部、液剤供給部及びレジスト液供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。  
更に他の発明は、回転する基板にレジスト液を供給して塗布するレジスト塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、前記プログラムは、本発明の上記のレジスト塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の表面を予め溶剤により濡らしておくことによりレジスト液が拡散しやすい状態としておき、続いて基板の回転の加速中にレジスト液の全部あるいは大部分を塗布しているので、レジスト液が高い均一性をもって広がる。そして後述の評価実験からも明らかなように第１の回転数で基板を回転させている間にレジスト液を基板上に供給する場合に比べて（特許文献２の手法に比べて）、レジスト液をより効率的に基板の外周まで広げることができ、従ってレジスト液の消費量を少なくすることができる。即ち、少量のレジスト液でありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１中の２０は基板保持部をなすスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されている。このスピンチャック２０はモータなどを含む回転駆動部２１により鉛直回りに回転でき、かつ昇降できるようになっている。またスピンチャック２０の下方側には断面形状が山形のガイドリング２２が設けられており、このガイドリング２２の外周縁は下方側に屈曲して延びている。前記スピンチャック２０及びガイドリング２２を囲むようにカップ体２３が設けられている。
【００１６】
このカップ体２３は上面にスピンチャック２０が昇降できるようにウエハＷよりも大きい開口部が形成されていると共に、側周面とガイドリング２２の外周縁との間に排出路をなす隙間２４が形成されている。前記カップ体２３の下方側は、ガイドリング２２の外周縁部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成している。また前記カップ体２３の底部の内側領域には排気口２５が形成されており、この排気口２５には排気管２５ａが接続されている。さらに前記カップ体２４の底部の外側領域には排液口２６が形成されており、この排液口２６には排液管２６ａが接続されている。
【００１７】
またレジスト塗布装置は、ウエハＷ表面の中心部にレジスト液を供給するためのレジスト液ノズル３０とウエハＷ表面の中心部に液剤例えば溶剤（シンナー）を供給するための溶剤ノズル４０を備えている。前記レジスト液ノズル３０は、レジスト液供給管３１を介してレジスト液を供給するレジスト液供給源３２に接続されている。また前記レジスト液供給管３１にはバルブや流量調整部等を含む供給機器群３３が介設されている。前記溶剤ノズル４０は、溶剤供給管４１を介して溶剤例えばシンナーを供給する溶剤供給源４２に接続されている。また前記溶剤供給管４１にはバルブや流量調整部等を含む供給機器群４３が介設されている。この例では、レジスト液供給源３２及び供給機器群３３がレジスト液供給部に相当し、また溶剤供給源４２及び供給機器群４３が液剤供給部に相当する。
【００１８】
また前記レジスト液ノズル３０は、図２に示すようにＬ字状に屈曲したアーム３４を介して移動機構３５に接続されている。前記アーム３４は移動機構３５により処理容器５０の長さ方向（Ｙ方向）に沿って設けられたガイドレール３６に沿って、カップ体２３の一端側（図２では右側）の外側に設けられた待機領域３７から他端側に向かって移動できると共に上下方向に移動できるように構成されている。また前記溶剤ノズル４０は、図２に示すようにＬ字状に屈曲したアーム４４を介して移動機構４５に接続されている。前記アーム４４は移動機構４５により前記ガイドレール３６に沿ってカップ体２３の他端側（図２では左側）の外側に設けられた待機領域４７から一端側に向かって移動できると共に上下方向に移動できるように構成されている。また図２中の５１は搬送手段である搬送アームの搬入領域に臨む面に形成されたウエハＷの搬入出口であり、開閉シャッタ５２が設けられている。
【００１９】
また上記レジスト塗布装置は、図１に示すように後述する一連の動作を制御するコンピュータプログラムを有する制御部６を備えており、前記回転駆動部２１、供給機器群３３，４３等を制御するように構成されている。前記プログラムは、記憶媒体例えばフレキシブルディスク（ＦＤ）、メモリーカード、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、ハードディスク等に格納され、制御部８であるコンピュータにインストールされている。
【００２０】
次に上述の実施の形態の作用について説明を行う。図３は、本発明の実施の形態の塗布方法に係るウエハＷの回転数のプロファイル（レシピ）を示し、図４は、図３に示した各タイミングにおけるウエハ表面上の液膜の状態を模式的に示している。なお図３における各プロセスの時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。
【００２１】
先ずウエハＷを保持した、レジスト塗布装置の外部の搬送アーム（例えば図１２の搬送アームＡ１２、Ａ１３）が搬送口５１（図２参照）を介して容器５０内に進入し、その搬送アームからスピンチャック２０に１２インチサイズのウエハＷを受け渡す。この受け渡しはスピンチャック２０を上昇させてもよいが、図示しない昇降ピンを介して行ってもよい。そしてウエハＷをスピンチャック２０に吸着して保持すると共に溶剤ノズル４０がウエハＷの中心部の上方に移動し、当該溶剤ノズル４０から停止しているウエハＷの中心部に、液剤である溶剤（シンナー）を例えば２．０ｍｌ供給する。
【００２２】
続いて溶剤ノズル４０をウエハＷの中心部上方から変位させ、代わりにレジストノズル３０をウエハＷの中心部上方に移動させると共に、回転駆動部２１を制御してウエハＷを回転させ、その回転数を１００００ｒｐｍ／秒の加速度で１０００ｒｐｍまで上昇させる。回転数が１０００ｒｐｍになった時点で、レジストノズル３０からウエハＷの中心部にレジスト液の吐出を開始しかつ１５００ｒｐｍ／秒の加速度で３２００ｒｐｍまで上昇させる。
【００２３】
ここまでのウエハＷの表面上の状態を図４（ａ）、（ｂ）に示すと、ウエハＷの回転数が１０００ｒｐｍに至るまでの時間は０．１秒であり、ウエハＷはこのように一瞬で１０００ｒｐｍで回転するため、ウエハＷの中心部に供給された溶剤は外部に向かって広げられ、即ちプリウエットが行われ、ウエハＷの表面が溶剤で濡れた状態になる。そしてこの時点からウエハＷの中心部へレジスト液が滴下されるので、レジスト液は円滑に無理なく拡散され、筋状に広がることに基づく塗布むらが起こりにくくなると共に、ウエハＷの回転数は更に上昇し、この上昇過程（加速中）にてレジスト液がウエハＷの中心部に滴下され続ける。ウエハＷの回転数が１０００ｒｐｍから３２００ｒｐｍに至るまでの時間は１．４７秒であり、一方レジストノズル４０からは０．５ｍｌのレジスト液を１．５秒かけて吐出することから、装置の機構部分の動作誤差などを考慮すると実質ウエハＷの加速中にレジスト液の全てがウエハＷの表面に供給されることになる。
【００２４】
ウエハＷの回転数が３２００ｒｐｍになったときにはレジスト液は図４（ｃ）に示すように全面に高い面内均一をもって広がった状態になる。回転数が３２００ｒｐｍに達した後、制御上は瞬時に減速状態に移行し、第２の回転数まで減速する。このように減速する理由は、ウエハＷ上にレジスト液がむらなく行き渡った後は、そのまま高速回転を維持すると乾燥してしまうので、その前に低速回転にして膜厚の面内分布を整えるためである。即ち第１の回転数においてウエハＷの表面にレジスト液が塗布された時点においては、詳しくはウエハＷの外周部側の膜厚が大きくなっており、レジスト液が乾燥する前、つまりまだレジスト液に流動性がある状態で、乾燥が殆ど進まない低速回転にすることで、外周部側で盛り上がっているレジスト液が中央部に引き寄せられようとして膜厚の均一化が図られる（図４（ｄ））。
【００２５】
このため減速はできるだけ早く行うことが好ましく、例えば３００００ｒｐｍの加速度（負の加速度）で第２の回転数例えば１００ｒｐｍまで減速される。第１の回転数から第２の回転数まで減速する時間は、例えば０．２秒以内であることが好ましい。なお第２の回転数は、１００ｒｐｍに限られないが、１０００ｒｐｍ以下であることが好ましい。また第２の回転数が維持される時間は、例えば１秒であるが、この時間はレジスト液の粘度などに応じて調整すればよい。
【００２６】
ここでレジストの吐出の終了時点は第１の回転数に至る前であってもよいが、少量化を図る観点からすれば、第１の回転数にできるだけ近付いた時点が望ましい。また後述の評価試験の結果から、第１の回転数から第２の回転数に向かう減速中にレジスト液を吐出することは不利であるため、レジストの吐出の終了時点が減速工程にかからないことが好ましい。しかしハード部品の動作の誤差などでレジスト液の吐出が減速工程に多少食い込むことが避けられない場合でも、本発明の効果を得るためには、ウエハＷを第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上となるタイミングでレジスト液の供給を停止することが必要であると考えられる。なお本発明を実施する場合には、積極的に減速工程にレジスト液を吐出するレシピを組む利点は考えられないが、第１の回転数まで加速する間のレジスト液の供給量が供給量全体の８０％以上であれば、本発明の技術的範囲に属する。
【００２７】
ウエハＷを第２の回転数で回転した後、ウエハＷの回転数を例えば第１の回転数よりも低い第３の回転数まで加速し、第３の回転数にしばらく例えば２０秒間維持する。第３の回転数でウエハＷを回転させる理由は、この回転によりレジスト膜を乾燥させるためであるが、このとき残余のレジスト液も振り切られ、膜厚が調整される。第３の回転数及びその維持時間は、目標膜厚やレジスト液の粘度などに応じて決定されるが、１２インチサイズウエハであれば２０００ｒｐｍ以下であることが好ましく例えば１０００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍに設定される。その後、ウエハＷは、裏面のリンス処理が行われた後、先の搬入と逆の動作により外部の搬送アームに受け渡される。
【００２８】
ここで既述の特許文献２のように第１の回転数中にレジスト液をウエハＷに供給する手法と、第１の回転数に向かって加速する途中にレジスト液をウエハＷに供給する本発明方法とを比較する。今、レジスト液の供給量をある量に設定した場合、本発明では、図５にＡで示すようにウエハＷの周縁部の膜厚が大きくなる膜厚分布となり、特許文献２では、同図のＢで示すように全面の膜厚が均一になる膜厚分布になる。このことは次のことを意味する。即ち、周縁部の膜厚が中央部よりも大きくなる場合には、レジスト液の吐出量を少なくしたり、第１の回転数を調整したりあるいは第２の回転数で回転させる時間などを調整することにより、膜厚の面内均一化を図ることができるが、全面の膜厚が均一になるということは、それ以上調整することができず、言い換えれば当該レジストの量が少量化を図る上で限界の量であり、それ以上少なくすると、周縁部の膜厚が図５の点線Ｃで示すように中央部よりも小さくなってしまう。従って本発明は、特許文献２の方法よりもレジスト液を少量にしても、依然として膜厚について高い面内均一性が得られることになる。
【００２９】
この理由について本発明者は次のように考えている。回転しているウエハＷの中心部にレジスト液を吐出すると、ウエハＷ上のレジスト液をリング状部分の集合と見た場合、図６に示すようにリング状部分である液の固まりＲ（便宜上先のレジスト液の符号Ｒを付す）は、中心部から周縁部に向かうにつれて徐々に小さくなり、その量が少なすぎると遠心力により液の固まりＲが千切れて線状化してしまい筋状になってしまう。図７（ａ）、（ｂ）は、レジスト液の広がる様子について、夫々液の固まりＲが千切れない場合と、千切れた場合とについて模式的に示したものである。このため特許文献２のように第１の回転数中にレジスト液をウエハＷに供給する場合には、レジスト液の吐出量を少なくすると、液の千切れ現象が起こるが、本発明のように加速中にレジスト液の供給を行う場合には、レジスト液の供給途中では、まだウエハＷの回転数が小さいので、液の固まりＲが大きいまま（液膜が厚いまま）ウエハＷの周縁部まで移動し、この結果少量であっても液の千切れ現象が起きにくいのではないかと推測される。
【００３０】
またレジスト液の吐出開始時点は、ウエハＷの回転が第３の回転数よりも低い時点であることが好ましい。その理由は次の通りである。第３の回転数は、残余のレジスト液を振り切ると共に乾燥が進む回転数領域であり、使用するレジスト液の粘度に応じて決まってくる。このため第３の回転数よりも高い回転数になると、プリウエットした溶剤の蒸発が進み、ウエハＷ全面の濡れ性が確保しにくくなってプリウエットの効果が薄れてしまい、レジスト液の塗布むらが発生しやすくなる。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、ウエハＷの表面を予め溶剤により濡らしておくことによりレジスト液が拡散しやすい状態としておき、続いてウエハＷの回転の加速中にレジスト液の全部あるいは大部分を塗布しているので、レジスト液が高い均一性をもって広がり、塗布むらが起こりにくくなる。そして後述の評価実験からも明らかなように第１の回転数で基板を回転させている間にレジスト液をウエハＷ上に供給する場合に比べて（特許文献２の手法に比べて）、レジスト液をウエハＷの外周まで効率的に広げることができ、レジスト液の消費量を少なくすることができる。即ち、少量のレジスト液でありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができ、パターンの微細化、薄膜化、レジスト液の高騰化が進む半導体デバイスの製造に好適な手法である。
【００３２】
本発明では、ウエハＷの回転数が第１の回転数に達した後、直ちに第２の回転数まで減速することに限定されるものではなく、第１の回転数を少しの時間維持するようにしてもよい。しかし先の実施の形態のように第１の回転数に達すると同時にウエハＷの供給を終了する場合には、第１の回転数に達した後、直ちに第２の回転数まで減速することが好ましい。図８の例は、第１の回転数を少しの間維持し、レジスト液の吐出が第１の回転数に達した後、しばらく続いている場合を示している。このように第１の回転数に達した後までレジスト液の供給が続く場合には、レジスト液の供給を停止した後、例えば０．２秒以内に第２の回転数まで減速することが好ましい。なおレジスト液の供給の停止が第１の回転数に至るまでの加速途中の場合あるいは第１の回転数に至ると同時の場合には、第１の回転数に達した時点から０．２秒以内に第２の回転数まで減速することが好ましい。なお第２の回転数に続く第３の回転数は、第１の回転数より低いことに限らず、高くてもよい。
【００３３】
更にまたレジスト液の吐出を終了した時点において、レジスト液の膜厚の面内均一性が高い場合には、ウエハＷの回転を必ずしも第２の回転数まで減速することなく、図９に示すように第３の回転数まで減速し、第２の回転数の減速工程を省略してもよい。
【００３４】
なお１２インチサイズのウエハＷにおいては、第１の回転数は４０００ｒｐｍ以下であることが好ましく、１５００ｒｐｍ〜３５００ｒｐｍであることがより好ましい。また８インチサイズのウエハＷにおいては、第１の回転数は６０００ｒｐｍ以下であることが好ましく、３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍであることがより好ましい。更に８インチサイズのウエハＷにおいては、第３の回転数は４０００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００３５】
次ぎに本発明の効果を確認するための評価実験について述べておく。回転数及びレジスト液の塗布のレシピとして、以下のように実施例１、比較例１、比較例２の３通り用意した。
（実施例１）
既述の実施の形態である図３に示すとおりである。
（比較例１）
図１０に示すように、実施例１のレシピにおいて、第１の回転数を２１００ｒｐｍ（この回転数の意味は後述する）とし、この第１の回転数を１．５秒維持すると共にこの１．５秒の間に０．５ｍｌのレジスト液をウエハＷに供給したこと、及びプリウェットを行って１００００ｒｐｍ／秒の加速度で第１の回転数まで上昇したことの他は実施例１と同様のレシピとした。
（比較例２）
実施例１において、第１の回転数から１５００ｒｐｍ／秒の加速度で１０００ｒｐｍまで減速し、この減速途中にレジスト液をウエハＷに供給すると共に、その後、３００００ｒｐｍ／秒の加速度で第２の回転数に減速した。その他は第１の実施例と同様のレシピである。
（実験結果）
各レシピを終了した後、ウエハＷ上のレジスト膜の膜厚分布を調べたところ、図１１に示す結果が得られた。なおこのような実験を行う場合には、レジスト液を吐出している時間帯において、回転数を時間で積分した値（例えば図１０におけるレジスト吐出時間帯における面積）を各レシピの間で揃えるようにしないと、塗布の状態を正しく比較することができないこと、つまりレシピの評価を正しく行えないことを経験的に把握しており、この点に基づいて比較例１では、第１の回転数を２１００ｒｐｍに設定している。
【００３６】
上述の結果から本発明では、ウエハＷの周縁部の膜厚が中央部よりも高く、第１の回転数で回転させているときにレジスト液を供給する比較例１では、ウエハＷの全面に亘って均一な膜厚であった。従って既述のように比較例１では、既にマージンがなくなっており、結果として本発明の方がレジスト液の少量化を図れることが分かる。なお減速途中でレジスト液を供給する比較例２では、ウエハＷの周縁部の膜厚が中央部よりも低くなっており、０．５ｍｌのレジスト液では、面内均一性の高いレジスト液の塗布を行えないことが伺える。
（レジスト塗布装置の適用例）
続いて上述のレジスト塗布装置が組み込まれる露光装置が接続された塗布、現像装置の全体構成について図１２及び図１３を参照しながら簡単に説明する。図１２及び図１３中Ｂ１は基板例えば１３枚密閉収納されたキャリア８を搬入出するためのキャリアステーションであり、このキャリアステーションＢ１にはキャリア８を複数個並べて載置可能な載置部８０と、前記載置部８０から見て前方の壁面に設けられる開閉部８１と、開閉部８１を介してキャリア８からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。
【００３７】
前記キャリアステーションＢ１の奥側には筐体８２にて囲まれる処理ブロックＢ２が接続されており、この処理ブロックＢ２には手前側から順に加熱・冷却系等のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び液処理ユニットＵ４，Ｕ５の各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う基板搬送手段をなすメインアームＡ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。また主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアステーションＢ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面側と、左側の一面側をなす背面部とで構成される区画壁８３により囲まれる空間内に置かれている。また図１２及び図１３中８４，８５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。  
前記液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１３に示すようにレジスト液や現像液等の薬液収納部８６の上に、ウエハＷの表面にレジスト液を塗布するための上述したレジスト塗布装置（ＣＯＴ）９０、ウエハＷの表面に現像液を塗布するための現像ユニット（ＤＥＶ）８７及び反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）等を複数段例えば５段に積層した構成にある。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成にあり、その組み合わせはウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。
【００３８】
前記処理ブロックＢ２における棚ユニットＵ３の奥側には、第１の搬送室８８ａ及び第２の搬送室８８ｂからなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光装置Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には、処理ブロックＢ２と露光装置Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４，Ａ５の他、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光するための周縁露光装置（ＷＥＥ）、複数枚例えば２５枚のウエハＷを一次的に収納するバッファカセット（ＳＢＵ）、ウエハＷを受け渡すための受け渡しユニット（ＴＲＳ２）、例えば冷却プレートを有する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）等が設けられている。
【００３９】
この装置におけるウエハＷの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリア８が載置台８０に載置されると、開閉部８１と共にキャリア８の蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば疎水化処理、冷却処理が行われ、しかる後、レジスト塗布装置（ＣＯＴ）９０にてウエハＷの表面にレジスト液が塗布された後、保護膜形成部である保護膜形成ユニット（ＴＣ）３にてレジスト膜が形成されたウエハＷの表面に撥水性の保護膜が成膜される。次いでウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニット（ＰＡＢ）で加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しユニット（ＴＲＳ１）を経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは受け渡し手段Ａ４によって例えば周縁露光装置（ＷＥＥ）→バッファカセット（ＳＢＵ）  高精度温調ユニット（ＣＰＬ）と搬送され、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）に載置されたウエハＷは受け渡し手段Ａ５によって露光装置Ｂ４へ搬送され、当該露光装置Ｂ４で露光処理が行われる。露光されたウエハＷは受け渡し手段Ａ５によって受け渡しユニット（ＴＲＳ２）に搬送され、続いて受け渡し手段Ａ５よって受け渡しユニット（ＴＲＳ２）から棚ユニットＵ３の加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ５の一の棚をなす現像ユニット（ＤＥＶ）にてウエハＷの表面に現像液を供給してレジストが現像されることで所定のパターン形状のレジストマスクが形成される。しかる後、受け渡し手段Ａ１によりウエハＷは載置台８０上の元のキャリア８へと戻される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ウエハの回転数のプロファイルとレジスト液の供給のタイミングとを対応付けたレシピの一例を示す説明図である。
【図４】図３に示したレシピの各タイミングにおける状態を模式的に示す作用説明図である。
【図５】レジスト液の膜厚分布のパターンを示す説明図である。
【図６】ウエハ表面上のレジスト液の外縁部が外側に行くほど小さくなる様子を模式的に示す説明図である。
【図７】遠心力の違いによりレジスト液の外縁部の広がり方が異なることを示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態において、ウエハの回転数のプロファイルとレジスト液の供給のタイミングとを対応付けたレシピの他の例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態において、ウエハの回転数のプロファイルとレジスト液の供給のタイミングとを対応付けたレシピの更に他の例を示す説明図である。
【図１０】ウエハの回転数のプロファイルとレジスト液の供給のタイミングとを対応付けたレシピの比較例を示す説明図である。
【図１１】レジスト液の膜厚分布の実測図である。
【図１２】本発明のレジスト塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置を示す平面図である。
【図１３】同塗布、現像装置を示す概略構成図である。
【図１４】従来例において、ウエハの表面において、滴下されたレジスト液の拡がりの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｗ    ウエハ
２０  スピンチャック
２１  回転駆動部
２３  カップ体
３０  レジストノズル
３２  レジスト供給源
３３  供給機器群
４０  溶剤ノズル
４２  溶剤供給源
４３  供給機器群
６    制御部
Ｒ    レジスト液（あるいはレジスト膜）
Ｓ    溶剤
９０  レジスト塗布装置
【図１】
2007299941.tif 000003
【図２】
2007299941.tif 000004
【図３】
2007299941.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007299941.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007299941.tif 000009
【図８】
2007299941.tif 000010
【図９】
2007299941.tif 000011
【図１０】
2007299941.tif 000012
【図１１】
2007299941.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007299941.tif 000026
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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